Frage:
Diodenvorwärtsvorspannungsverhalten?
Rudy01
2013-12-03 14:08:05 UTC
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Alle Lehrbücher und Artikel zu Dioden befassen sich mit Vorwärts- oder Rückwärtsvorspannung und Durchbruchspannung. Ich weiß nicht, warum die Durchbruchspannung niemals mit der Vorwärtsvorspannung zusammenhängt?

Ich denke, dass im Vorwärtsvorspannungsmodus in der Realität dasselbe passieren könnte wie im Rückwärtsvorspannungsmodus. Wenn wir in Vorwärtsrichtung viel mehr Spannung als 0,7 V anlegen, ist dies immer noch schlecht und kann zu einem Ausfall führen.

Fünf antworten:
#1
+4
Phil Frost
2013-12-03 18:39:45 UTC
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Es ist eine einfache Frage der Definitionen. In beiden Richtungen gibt es eine Spannung, oberhalb derer die Diode beginnt, einen großen Strom zu leiten, um die Spannung geringfügig zu erhöhen (oder im umgekehrten Fall zu verringern). Die feineren Details der Strom-Spannungs-Funktion in jeder Richtung sind etwas unterschiedlich, aber als Annäherung erster Ordnung oberhalb eines Minimums (Rückwärtsdurchbruchspannung) und unterhalb eines Maximums (Durchlassspannung) leitet eine Diode überhaupt nicht und bei Spannungen unterhalb oder oberhalb dieser Grenzen leiten viel. Diese Annäherung ist für die meisten technischen Zwecke ausreichend.

Der Grund für den Unterschied in den Begriffen ist, dass der zugrunde liegende physikalische Mechanismus sehr unterschiedlich ist. Die Durchlassspannung hat mit der Art des Halbleiters zu tun, und für alle Silizium-PN-Dioden liegt diese in der Nähe von 0,65 V. Die Sperrspannung hängt zusätzlich von der Geometrie und dem Design des Geräts ab, und selbst unter Silizium-PN-Dioden sind zahlreiche Werte erreichbar.

Lassen Sie sich auch nicht vom Begriff "Durchbruch" andeuten die Diode "bricht". Was "zusammenbricht", ist der übliche Zustand der Diode, der einen Rückstromfluss verhindert. Sobald die Sperrspannung überschritten ist, ist die Diode nicht unbedingt beschädigt. Es fließt jedoch ein großer Strom, und wenn dieser Strom nicht begrenzt ist (z. B. durch einen Vorwiderstand), wird die Diode überhitzt. Dann wird es beschädigt.

Beachten Sie, dass sich dies nicht wirklich von dem Fall unterscheidet, in dem die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist. Jeder Versuch, deutlich mehr als die Durchlassspannung anzulegen, führt zu einem sehr großen Strom, der die Diode überhitzt und zerstört. Durch die Begrenzung des Stroms werden Schäden vermieden.

Gewöhnliche Siliziumdioden (Beispiel 1n4148) werden nicht oft absichtlich im umgekehrten Durchschlag betrieben. Ihr Verhalten in dieser Betriebsart ist normalerweise nicht spezifiziert, mit Ausnahme einer minimalen Sperrspannung. Es gibt andere Dioden, wie z. B. Zenerdioden, die normalerweise in umgekehrter Reihenfolge betrieben werden (obwohl der physikalische Mechanismus etwas anders ist). Diese Dioden haben bei diesem Vorgang ein vollständigeres Verhalten, da die relevanten Betriebsparameter aufgrund ihres Designs vorhersagbarer und stabiler sein können.

#2
+3
Chris Johnson
2013-12-03 14:34:07 UTC
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Es ist schwierig, eine Durchlassspannung von viel mehr als 0,7 V an eine Diode anzulegen, da die Diode bei Vorwärtsvorspannung leitet! Die folgende Grafik zeigt, dass der Strom durch eine Diode mit zunehmender Durchlassspannung sehr schnell (tatsächlich exponentiell) ansteigt.

enter image description here

Wenn die Durchlassspannung über der Diode viel mehr als 0,7 V betragen würde, würde der durch die Diode fließende Strom weit über ihrem maximalen Nennstrom liegen und würde verursachen eine schnelle Überhitzung.

Der Ausdruck "Durchlassdurchbruch" wird manchmal verwendet, um die Durchlassspannung von ~ 0,6 V (für eine Siliziumdiode) zu bezeichnen, bei der im einfachsten Modell des Diodenverhaltens die Diode "beginnt zu dirigieren".

#3
+1
Isomorphic
2013-12-03 15:24:17 UTC
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Nun ja, das könnte passieren. Aber siehe, der Aufschlüsselungsstrom ist auf Minderheitsträger zurückzuführen, die sehr viel weniger als Mehrheitsträger sind. Wenn Sie jetzt eine Hochspannung anlegen, ist der Strom aufgrund der Mehrheitsträger hoch. Bei einem Zusammenbruch werden auch Mehrheitsbetreiber zusammen mit Minderheitsträgern erzeugt, aber der Strom aufgrund von Mehrheitsbetreibern stieg exponentiell an, während die Mehrheitsbetreiber in umgekehrter Richtung nicht in der Lage waren, zu leiten, aber in Vorwärtsrichtung ist dies nicht der Fall, so dass der Beitrag von Minderheitenträgern werden immer noch sehr wenig sein und infolgedessen werden sie nicht so viel beitragen. Außerdem brennt die Diode normalerweise aufgrund der erzeugten Wärme und der Stromkreis ist nicht mehr geschlossen.

Der entscheidende Punkt ist, dass der Strom in Vorwärtsrichtung exponentiell ansteigt und selbst wenn keine Träger erzeugt werden, ist ihr Strom aufgrund dieses Exponentials vernachlässigbar Wachstum.

#4
  0
Andy aka
2013-12-03 14:39:09 UTC
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Es gibt keine Phänomene wie eine Störung der Vorwärtsvorspannungsbedingungen. Der Rückwärtsdurchschlag ist ein plötzlicher Zustand beim Erreichen einer bestimmten Rückwärtsspannung. Die Vorwärtsspannungsleitung erfolgt kontinuierlich - es gibt keine magischen 0,7 V, bei denen Dioden zu leiten beginnen - es ist eine allmähliche Erhöhung der Leitung, sobald eine positive Spannung angelegt wird - viele Leute sagen 0,7 V, weil dies ein praktischer Durchschnittswert ist

Es ist ein völlig anderer Mechanismus bei der umgekehrten Vorspannung. Tatsächlich gibt es zwei Mechanismen, einen als Lawinenabbau und einen als Zenerabbau. Ich wiederhole noch einmal, dies sind Phänomene einer in Sperrrichtung vorgespannten Diode

#5
  0
jp314
2015-11-25 13:17:54 UTC
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Tatsächlich gibt es einige Dioden, deren Durchlassvorspannung zusammenbricht - diese werden als Esaki-Dioden oder Tunneldioden bezeichnet. Grundsätzlich ist der PN-Übergang so stark dotiert, dass das eingebaute elektrische Feld bereits ohne Vorspannung kurz vor dem Zusammenbruch steht. Wenn eine kleine Menge (0,3 V) Vorwärtsvorspannung angelegt wird, bricht die Vorrichtung zusammen.

Diese Dioden werden nicht mehr sehr häufig verwendet, sondern früher in Mikrowellenverstärkern und Radaren verwendet, bevor die Transistorleistung erreicht war gut genug.



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